蛋白酶体抑制剂在胶质母细胞瘤治疗中的应用进展

[摘要]胶质母细胞瘤是神经系统最常见的原发恶性肿瘤。泛素-蛋白酶体通路负责降解人体至少80%的蛋白，蛋白酶体抑制剂可通过抑制蛋白酶体而对下游通路产生影响。研究表明，蛋白酶体抑制剂可通过影响关键蛋白的表达抑制肿瘤进程。目前，人们对蛋白酶体抑制剂在胶质母细胞瘤治疗中的研究尚未取得突破性进展，多为联合用药。本文对蛋白酶体抑制剂在胶质母细胞瘤治疗中的应用进展予以综述。

[关键词]蛋白酶体抑制剂；胶质母细胞瘤；泛素-蛋白酶体通路；联合用药

[中图分类号]R739.41[文献标识码]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.29.029

胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）是成人最常见的原发恶性脑肿瘤，具有高侵袭性和易复发等特点[1]。手术切除无法根治GBM。人体存在血-脑脊液屏障，大多数药物难以通过血-脑脊液屏障。目前，GBM的化疗药物主要以能通过血-脑脊液屏障的烷化剂替莫唑胺（temozolomide，TMZ）为主。GBM的标准化治疗方法为手术+化疗联合放疗[2-3]。尽管如此，高级别胶质瘤患者的预后仍较差，且复发性胶质瘤尚无统一的治疗方案。延长GBM患者的无进展生存期（progressionfreesurvival，PFS）和总生存期（overallsurvival，OS）、临床治愈GBM是神经外科的研究重点之一。近年来，出现了诸多新的GBM治疗方案，如分子靶向治疗、免疫治疗和病毒治疗等，但均未取得突破性进展[4]。肿瘤电场治疗是近年来中国内地首个获批的用于GBM治疗的突破性方法，其与TMZ联合应用可延长患者的PFS和OS，但因价格高昂而难以普及[5]。研究表明，蛋白酶体抑制剂可通过影响关键蛋白的表达抑制肿瘤进程，其或许是未来胶质母细胞瘤治疗的重要途径之一。

1泛素-蛋白酶体通路

蛋白酶体抑制剂作用于泛素-蛋白酶体通路（ubiquitin-proteasomepathway，UPP）。UPP负责人体80%以上蛋白的降解，其对机体的影响包括但不限于细胞存活、细胞周期、基因转录、抗原呈递和DNA修复等[6-7]。UPP由26S蛋白酶体、泛素酶t4WEyeRh/cTRsaeZVnJw/+l2F1KFi8Z45ZcI3A8Oqxs=和泛素共3部分组成。26S蛋白酶体由1个20S蛋白酶体及1～2个19S蛋白酶体组成。14个α和14个β亚基组成2个外环和2个内环，2个外环和2个内环排列成的4个空心环是20S蛋白酶体的核心结构。每个外环由7个α亚基（α1～7）组成，每个内环由7个β亚基（β1～7）组成。α亚基是结构性的，其N端可形成屏障，阻止蛋白质进出内核。在β亚基中，发挥主要作用的是β1、β2和β5亚基，其具有不同的裂解特异性，分别具有半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶样（cysteine-asparticprotease，caspase）、胰蛋白酶样和胰凝乳蛋白酶样活性。19S蛋白酶体则主要起识别泛素化蛋白质，并去除泛素链，将蛋白质展开并易位到20S蛋白酶体的作用。泛素酶分为泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）和泛素连接酶（E3）[8]。泛素属于热休克蛋白70家族，存在于所有真核生物中，包含76个氨基酸残基且高度保守。UPP过程：E1水解腺苷三磷酸，形成活化半胱氨酸位点结合泛素的羧基端，泛素从E1转移至E2，E3与目标蛋白结合，泛素从E2转移到目标蛋白的赖氨酸残基上；上述反应重复进行，直至在底物蛋白上形成泛素链并被19S蛋白酶体识别后，20S蛋白酶体的活性蛋白酶亚基（β1、β2和β5）将目标蛋白裂解成肽产物[9]。另外还有一种称为免疫蛋白酶体的蛋白酶体变体，β1i、β2i和β5i亚基取代β1、β2和β5亚基。“i”是指免疫蛋白酶体，其是免疫系统抗原呈递细胞中蛋白酶体的主要形式[10]。

2蛋白酶体抑制剂的功能

目前，大多数可用的蛋白酶体抑制剂主要抑制蛋白酶体β5亚基的胰凝乳蛋白酶样活性。蛋白酶体抑制剂可分为5大类：醛肽类（MG-132）、硼酸肽类（硼替佐米）、乙烯砜肽类、环氧酮类和β-内酯类[11]。蛋白酶体抑制剂通过抑制蛋白酶的降解，改变某些信号通路中调节蛋白的数量，进而影响肿瘤进展[12-13]。蛋白酶体抑制剂可通过抑制核因子κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）抑制蛋白的降解，NF-κB与NF-κB抑制蛋白结合并滞留于细胞质中，令NF-κB无法进入细胞核调控相关基因的转录；而多发骨髓瘤等肿瘤细胞需通过NF-κB信号通路完成增殖活动，因而蛋白酶体抑制剂可对其起到显著的抑制作用。p53是常见的抑癌基因，p53蛋白的降解主要依靠UPP；蛋白酶体抑制剂可通过减少p53蛋白的降解影响肿瘤细胞的增殖。细胞周期蛋白通过调控周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependentkinase，CDK）的表达调节真核细胞的细胞周期进程；蛋白酶体抑制剂可抑制CDK，阻止细胞分裂并导致细胞死亡。研究发现，多种类型肿瘤中的CDK4/6异常活跃，抑制CDK4/6可影响肿瘤细胞的增殖[14]。

3主要蛋白酶体抑制剂

3.1MG-132

MG-132是一种从中药植物中提取的天然三萜蛋白酶体抑制剂，属于醛肽化合物，其是最早一批被广泛使用的蛋白酶体抑制剂之一[15]。MG-132可通过形成活性氧、与肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（tumornecrosisfactor-relatedapoptosisinducingligand，TRAIL）结合、抑制NF-κB抑制蛋白和p53的降解等方式，诱导肿瘤细胞凋亡[16]。MG-132可促进p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK）信号通路的磷酸化，通过p38MAPK促进抑癌基因NAG-1信使RNA的表达，从而发挥GBM活性；MG-132也可通过促进线粒体去极化，诱导c-Jun氨基端激酶和p38的激活，干扰NF-κB和磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（proteinkinaseB，PKB，又称Akt）信号通路活性，诱导caspase-8相关细胞死亡等多种机制选择性诱导GBM细胞的凋亡[17-18]。在GBM细胞中，MG-132还可与某些化疗药物产生协同作用，如组蛋白去乙酰化酶抑制剂、顺铂、紫杉醇和阿霉素等[19]。MG-132具有不良反应较大、不可逆结合蛋白酶体、无法通过血-脑脊液屏障等缺点，目前较少有研究者开展相关研究。

3.2硼替佐米

硼替佐米（bortezomib，BTZ）是第一个被美国食品药品监督管理局批准的可应用于临床的蛋白酶体抑制剂。BTZ主要通过特异性地与20S蛋白酶体的β5胰凝乳蛋白酶位点结合发挥作用。目前，BTZ主要用于多发性骨髓瘤、套细胞淋巴瘤的治疗[20]。BTZ的不良反应主要是周围神经病变，其发生率为30%～60%，减少药物用量或停止用药可快速缓解不良反应症状；此外，BTZ还会引起恶心、腹泻、中性粒细胞减少症和血小板减少症等并发症[21-22]。体内外研究表明，BTZ在胶质瘤中显示出一定的毒性作用，其与TMZ联用可降低TMZ的耐药性，推测这可能与FOXM1-Survivin轴活性下调有关；亦可能通过降低O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（O6-methylguanineDNAmethyltransferase，MGMT）的表达水平，杀死化疗耐药的GBM细胞，从而提升细胞对TMZ的敏化反应[23-24]。同绝大多数蛋白酶体抑制剂一样，BTZ并不能通过血-脑脊液屏障。动物实验研究证实，颅内给药BTZ对胶质瘤细胞是有效的，而静脉或皮下给药对胶质瘤细胞的影响均无统计学差异；通过微量渗透泵、纳米颗粒等方法可使BTZ通过血-脑脊液屏障发挥作用[25]。对此，也有学者专门研究如何使BTZ通过血-脑脊液屏障。例如，通过肽修饰的纳米结构脂质载体靶向传递系统使BTZ分别通过血-脑脊液屏障和血-脑肿瘤屏障[26]。另有学者通过氧化石墨烯纳米片将BTZ定向送入GBM肿瘤细胞中，在动物实验中证实其有效性[27]。类似于MG-132，BTZ也可与化疗药物起协同作用。研究表明，单独使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂对GBM细胞无显著凋亡诱导作用，而组蛋白去乙酰化酶抑制剂与BTZ联用可显著增强GBM的内在凋亡途径[26]。尽管有诸多研究证实，BTZ联合其他化疗药物可增强GBM细胞毒性，但在临床试验中，BTZ与TMZ、贝伐珠单抗、组蛋白去乙酰化酶抑制剂vorinostat联用均未获得理想效果[28-30]。

3.3马里佐米

马里佐米（marizomib，MRZ）是第2代不可逆结合蛋白酶体抑制剂。与BTZ相比，MRZ对20S蛋白酶体具有更广泛的抑制作用，可有效抑制3种β亚基，其在治疗剂量下可快速抑制胰凝乳蛋白酶样活性[31]。此外，MRZ具有β-内酯骨架，其最为突出的特点是可通过血-脑脊液屏障[32]。研究证实，MRZ可透过食蟹猴的血-脑脊液屏障，并可延长颅内植入GBM细胞裸鼠的OS[33]。MRZ最常见的不良反应有疲劳、失眠、恶心、腹泻、便秘、头痛和呕吐等，这可能与其能通过血-脑脊液屏障有关[34]。在胶质瘤中，MRZ诱导caspase-9依赖性细胞死亡；在骨髓瘤和白血病中，MRZ诱导caspase-8依赖性细胞死亡[35]。MRZ与组蛋白脱乙酰酶抑制剂panobinostat联用可对原发性胶质瘤起一定的治疗效果，但与BTZ类似，二者均不可避免地会产生耐药性，这可能与线粒体功能增强有关[36]。研究证实，MRZ与TRAIL受体激动剂IZI1551联用对大多数患者源性的GBM细胞是有效的[37]。尽管MRZ可通过血-脑脊液屏障，但在临床试验中，与单用贝伐珠单抗相比，MRZ与贝伐珠单抗联用并不能延长复发胶质瘤患者的OS[34]。近期完成的一项MRZ联合TMZ的3期临床试验结果同样不尽人意，相比于单独使用TMZ，GBM患者的OS和PFS并未发生改变，反而使患者出现更多的不良反应[38]。

4展望

蛋白质水解靶向嵌合体（proteolysis-targetingchimaera，PROTAC）是一种独特的异双功能分子，其两端可分别结合靶蛋白和特定E3，形成三元复合物并被泛素酶识别，从而使UPP泛素化目标蛋白[39]。目前，已发现的PROTAC数量很少，且多为非共价键结合，PROTAC可结合并抑制某几种蛋白质，发展前景广阔[40]。血-脑脊液屏障是阻碍药物起效的因素之一。相较于血-脑脊液屏障，逐渐形成的血-脑肿瘤屏障的结构、通透性、分子转运体和受体都会发生改变，这进一步增加了GBM的治疗难度[41]。纳米颗粒是一种合适的药物传递平台，其中特定细胞膜表面修饰的纳米颗粒的发展前景较好，因其被特定细胞膜所包裹，对GBM细胞有亲和力，同时减少对健康细胞的损伤[42]。虽然有研究认为，蛋白酶体抑制剂与TMZ联用可增强GBM细胞毒性，但GBM细胞MGMT启动子状态是否可作为联合治疗成功的预测因子仍无明确结论[43]。蛋白酶体抑制剂的耐药性会显著减弱其有效性，但具体机制尚未完全明确。研究认为，蛋白酶体抑制剂相关肿瘤对线粒体代谢有显著的依赖作用[44]。目前，临床使用蛋白酶体抑制剂时一般通过联合用药、改进用药方式以减少耐药性的发生[45]。

5小结

截至目前，蛋白酶体抑制剂在GBM中的相关研究未取得突破性成果。蛋白酶体抑制剂通过影响泛素-蛋白酶体而作用于非特异性靶向分子；相较于TMZ和顺铂，其对神经干细胞的影响较小，主要影响胶质瘤干细胞，且大多数蛋白酶体抑制剂与化疗药物联用都有互补作用，这说明其具有较大的研究前景[13，46]。总体而言，蛋白酶体抑制剂在GBM治疗方面的相关研究仍处于起步阶段，未来对于GBM的发生发展机制有待进一步深入研究，蛋白酶体抑制剂有望成为治疗GBM新的解决方案。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

[参考文献]

[1] GILBERTMR，WANGM，ALDAPEKD，etal.Dose-densetemozolomidefornewlydiagnosedglioblastoma：ArandomizedphaseⅢclinicaltrial[J].JClinOncol，2013，31（32）：4085–4091.

[2] STUPPR，MASONWP，VANDENBENTMJ，etal.Radiotherapyplusconcomitantandadjuvanttemozolomideforglioblastoma[J].NEnglJMed，2005，352（10）：987–996.

[3] WELLERM，VANDENBENTM，PREUSSERM，etal.EANOguidelinesonthediagnosisandtreatmentofdiffusegliomasofadulthood[J].NatRevClinOncol，2021，18（3）：170–186.

[4] WENPY，WELLERM，LEEEQ，etal.Glioblastomainadults：AsocietyforNeuro-Oncology（SNO）andEuropeanSocietyofNeuro-Oncology（EANO）consensusreviewoncurrentmanagementandfuturedirections[J].NeuroOncol，2020，22（8）：1073–1113.

[5] STUPPR，TAILLIBERTS，KANNERA，etal.Effectoftumor-treatingfieldsplusmaintenancetemozolomidevsmaintenancetemozolomidealoneonsurvivalinpatientswithglioblastoma：Arandomizedclinicaltrial[J].JAMA，2017，318（23）：2306–2316.

[6] ROETENMSF，CLOOSJ，JANSENG.Positioningofproteasomeinhibitorsintherapyofsolidmalignancies[J].CancerChemotherPharmacol，2018，81（2）：227–243.

[7] TEICHERBA，TOMASZEWSKIJE.Proteasomeinhibitors[J].BiochemPharmacol，2015，96（1）：1–9.

[8] PARKJE，MILLERZ，JUNY，etal.Next-generationproteasomeinhibitorsforcancertherapy[J].TranslRes，2018，198：1–16.

[9] ROTHP，MASONWP，RICHARDSONPG，etal.Proteasomeinhibitionforthetreatmentofglioblastoma[J].ExpertOpinInvestigDrugs，2020，29（10）：1133–1141.

[10] MOROZOVAV，KARPOVVL.Biologicalconsequencesofstructuralandfunctionalproteasomediversity[J].Heliyon，2018，4（10）：e00894.

[11] ADAMSJ.Theproteasome：Asuitableantineoplastictarget[J].NatRevCancer，2004，4（5）：349–360.

[12] NARAYANANS，CAICY，ASSARAFYG，etal.Targetingtheubiquitin-proteasomepathwaytoovercomeanti-cancerdrugresistance[J].DrugResistUpdat，2020，48：100663.

[13] GAZZAROLIG，ANGELIA，GIACOMINIA，etal.Proteasomeinhibitorsasanticanceragents[J].ExpertOpinTherPat，2023，33（11）：775–796.

[14] GOELS，DECRISTOMJ，WATTAC，etal.CDK4/6inhibitiontriggersanti-tumourimmunity[J].Nature，2017，548（7668）：471–475.

[15] KISSELEVAF.Site-specificproteasomeinhibitors[J].Biomolecules，2021，12（1）：54.

[16] GUON，PENGZ.MG132，aproteasomeinhibitor，inducesapoptosisintumorcells[J].AsiaPacJClinOncol，2013，9（1）：6–11.

[17] SHIMIZUS，KADOWAKIM，YOSHIOKAH，etal.ProteasomeinhibitorMG132inducesNAG-1/GDF15expressionthroughthep38MAPKpathwayinglioblastomacells[J].BiochemBiophysResCommun，2013，430（4）：1277–1282.

[18] ZENGRX，ZHANGYB，FANY，etal.P62/SQSTM1isinvolvedincaspase-8associatedcelldeathinducedbyproteasomeinhibitorMG132inU87MGcells[J].CellBiolInt，2014，38（10）：1221–1226.

[19] ZANOTTO-FILHOA，BRAGANHOLE，BATTASTINIAM，etal.ProteasomeinhibitorMG132inducesselectiveapoptosisinglioblastomacellsthroughinhibitionofPI3K/AktandNFkappaBpathways，mitochondrialdysfunction，andactivationofp38-JNK1/2signaling[J].InvestNewDrugs，2012，30（6）：2252–2262.

[20] ADAMSJ.Thedevelopmentofproteasomeinhibitorsasanticancerdrugs[J].CancerCell，2004，5（5）：417–421.

[21] KHALESIN，KORANIS，KORANIM，etal.Bortezomib：Aproteasomeinhibitorforthetreatmentofautoimmunediseases[J].Inflammopharmacology，2021，29（5）：1291–1306.

[22] THIBAUDEAUTA，SMITHDM.Apracticalreviewofproteasomepharmacology[J].PharmacolRev，2019，71（2）：170–197.

[23] RAIZERJJ，CHANDLERJP，FERRARESER， etal.AphaseⅡtrialevaluatingtheeffectsandintra-tumoralpenetrationofbortezomibinpatientswithrecurrentmalignantgliomas[J].JNeurooncol，2016，129（1）：139–146.

[24] RAHMANMA，GRASNAVARROA，BREKKEJ，etal.BortezomibadministeredpriortotemozolomidedepletesMGMT，chemosensitizesglioblastomawithunmethylatedMGMTpromoterandprolongsanimalsurvival[J].BrJCancer，2019，121（7）：545–555.

[25] WANGW，CHOHY，ROSENSTEIN-SISSONR，etal.Intratumoraldeliveryofbortezomib：Impactonsurvivalinanintracranialgliomatumormodel[J].JNeurosurg，2018，128（3）：695–700.

[26] FARSHBAFM，MOJARAD-JABALIS，HEMMATIS，etal.EnhancedBBBandBBTBpenetrationandimprovedanti-gliomabehaviorofbortezomibthroughdual-targetingnanostructuredlipidcarriers[J].JControlRelease，2022，345：371–384.

[27] SHARPPS，STYLIANOUM，ARELLANOLM，etal.Grapheneoxidenanoscaleplatformenhancestheanti-cancerpropertiesofbortezomibinglioblastomamodels[J].AdvHealthcMater，2023，12（3）：e2201968.

[28] FRIDAYBB，ANDERSONSK，BUCKNERJ，etal.PhaseⅡtrialofvorinostatincombinationwithbortezomibinrecurrentglioblastoma：Anorthcentralcancertreatmentgroupstudy[J].NeuroOncol，2012，14（2）：215–221.

[29] MCCRACKENDJ，CELANOEC，VOLOSCHINAD，etal.PhaseⅠtrialofdose-escalatingmetronomictemozolomideplusbevacizumabandbortezomibforpatientswithrecurrentglioblastoma[J].JNeurooncol，2016，130（1）：193–201.

[30] KONGXT，NGUYENNT，CHOIYJ，etal.Phase2studyofbortezomibcombinedwithtemozolomideandregionalradiationtherapyforupfronttreatmentofpatientswithnewlydiagnosedglioblastomamultiforme：Safetyandefficacyassessment[J].IntJRadiatOncolBiolPhys，2018，100（5）：1195–1203.

[31] LEVINN，SPENCERA，HARRISONSJ，etal.Marizomibirreversiblyinhibitsproteasometoovercomecompensatoryhyperactivationinmultiplemyelomaandsolidtumourpatients[J].BrJHaematol，2016，174（5）：711–720.

[32] POTTSBC，ALBITARMX，ANDERSONKC，etal.Marizomib，aproteasomeinhibitorforallseasons：Preclinicalprofileandaframeworkforclinicaltrials[J].CurrCancerDrugTargets，2011，11（3）：254–284.

[33] DIK，LLOYDGK，ABRAHAMV，etal.Marizomibactivityasasingleagentinmalignantgliomas：Abilitytocrosstheblood-brainbarrier[J].NeuroOncol，2016，18（6）：840–848.

[34] BOTADA，MASONW，KESARIS，etal.Marizomibaloneorincombinationwithbevacizumabinpatientswithrecurrentglioblastoma：PhaseⅠ/Ⅱclinicaltrialdata[J].NeurooncolAdv，2021，3（1）：vdab142.

[35] MANTONCA，JOHNSONB，SINGHM，etal.Inductionofcelldeathbythenovelproteasomeinhibitormarizomibinglioblastomainvitroandinvivo[J].SciRep，2016，6：18953.

[36] JANEEP，RESLINKMC，GATESMANTA，etal.Targetingmitochondrialenergeticsreversespanobinostat-andmarizomib-inducedresistanceinpediatricandadult&nbse2b5b9ef1e61d8ed1f44a4a5271eead29fbb919c31ff340a9d732b9bcabd56adp;high-gradegliomas[J].MolOncol，2023，17（9）：1821–1843.

[37] BOCCELLATOC，KOLBEE，PETERSN，etal.Marizomibsensitizesprimarygliomacellstoapoptosisinducedbyalatest-generationTRAILreceptoragonist[J].CellDeathDis，2021，12（7）：647.

[38] ROTHP，GORLIAT，REIJNEVELDJC，etal.Marizomibforpatientswithnewlydiagnosedglioblastoma：Arandomizedphase3trial[J].NeuroOncol，2024，26（9）：1670–1682.

[39] GADDMS，TESTAA，LUCASX，etal.StructuralbasisofPROTACcooperativerecognitionforselectiveproteindegradation[J].NatChemBiol，2017，13（5）：514–521.

[40] NALAWANSHADA，CREWSCM.PROTACs：Anemergingtherapeuticmodalityinprecisionmedicine[J].CellChemBiol，2020，27（8）：998–1014.

[41] KARIMR，PALAZZOC，EVRARDB，etal.Nanocarriersforthetreatmentofglioblastomamultiforme：Currentstate-of-the-art[J].JControlRelease，2016，227：23–37.

[42] WUY，QIANY，PENGW，etal.Functionalizednanoparticlescrossingthebrain-bloodbarriertotargetgliomacells[J].PeerJ，2023，11：e15571.

[43] GOZDZA.Proteasomeinhibitorsagainstglioblastoma-overviewofmolecularmechanismsofcytotoxicity，progressinclinicaltrials，andperspectiveforuseinpersonalizedmedicine[J].CurrOncol，2023，30（11）：9676–9688.

[44] PATIÑO-ESCOBARB，TALBOTA，WIITAAP.Overcomingproteasomeinhibitorresistanceintheimmunotherapyera[J].TrendsPharmacolSci，2023，44（8）：507–518.

[45] MANASANCHEE，ORLOWSKIRZ.Proteasomeinhibitorsincancertherapy[J].NatRevClinOncol，2017，14（7）：417–433.

[46] GONGX，SCHWARTZPH，LINSKEYME，etal.Neuralstem/progenitorsandgliomastem-likecellshavedifferentialsensitivitytochemotherapy[J].Neurology，2011，76（13）：1126–1134.

（收稿日期：2024–05–31）

（修回日期：2024–09–07）